Определяем число витков пружины
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Выполнил студент гр. ЭТ-22-11
Леонтьев А. В.
Преподаватель:
Максимов В. М.
Чебоксары 2013
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ЭТ22.11.03.01 |
| Выполнил |
| Леонтьев |
| Провер. |
| Н. Контр. |
| Утверд. |
| Лит. |
| Листов |
| ЧГУ ЭТ-22-11 |
В качестве варианта расчета выбрана конструктивная схема представленная на рис. 1: 1. Шток; 2. Втулка; 3. Основание ; 4. Фиксатор;
5. Корпус; 6. Пружина; 7. Упор; 8. Фланец.
Рис. 1
Исходные данные по табл. 1
Табл. 1
| перемещение А, мм | 15±0,2 |
| усилие действующее на шток F1, Н | |
| усилие действующее на шток F2, Н | |
| перемещение В, мм | А+3 |
Степень прочности материала  , Н/мм2
| 580 |
Состоит из 1 подвижного звена-шток, силового элемента (пружина сжатия) 2 крепежные элементы
Необходимо обеспечить перемещение А=15±0,2 с заданной точностью. При этом выделяются 2 положения:
1. Шток прижат к пружине направляющей втулке рис. 1
2. Шток касается упора, при этом пружина дополнительно сжимается и величина ее деформации равна А. В работе также обеспечить заданное усилие действующее на шток в каждом положении
F1=30 Н
F2=45 Н
Силовая характеристика узла механизма приведена на рисунке 2
| F1 |
| F2 |
| F3 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ЭТ22.11.03.01 |
рис. 2
F1- усилие в начальном положении штока;
f1- начальная деформация пружины;
F2- усилие в конечном положении штока;
f2- конечная деформация пружины;
F3- расчетное значение усилия, F3=(1,2-1,25) F2;
f3- расчетная деформация пружины.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ЭТ22.11.03.01 |
1. Расчет силового элемента (пружины сжатия) при этом определяются геометрические размеры и число витков пружины W
l0- длина пружины в свободном состоянии, мм
l1- начальное положение штока- встроена, мм
l2- длина пружины во втором положении штока, мм
d- диаметр проволоки из которой сделана пружина, мм
D0- средний диаметр витка пружины, мм
W- число витков пружины
Проводится проверка силового элемента на прочность.
2. Определение номинальных размеров конструкции: главных размеров которые указывают на конструктивной схеме и на упрощенных эскизах детали
3. Определение предельных отклонений на размерах деталей обеспечивающих перемещение штока на величину А с заданной точностью (прямая задача)
4. Определение общей погрешности силовой характеристики узла механизма. При этом учитываются конструктивно-технологические факторы влияющие на характеристику пружины и погрешности деталей.
5. В масштабе разрабатывается конструктивная компоновка, затем проводится ее конструктивная доработка с указанием неосновных размеров, а также прорабатываются вопросы установки изделия на объект. Определяются посадки в конструкции (втулка-посадка с натягом, движение штока- с зазором). Определяется погрешность относительно смещения штока относительно оси упора.
6. Разрабатываются чертежи деталей, узлов и общего вида
7. Выводы направленные на улучшение конструкции узла механизма. Например: дать описание конструкции, если они выполнены из полимерных материалов.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ЭТ22.11.03.01 |
РАСЧЕТ СИЛОВОГО ЭЛЕМЕНТА
Наибольшее распространение в аппаратостроении получили цилиндрические пружины. Витые из проволоки цилиндрические пружины, применяют медь (деформации) они могут развивать усилие от долей до 1000 Н. Задача состоит в том, чтобы необходимо определить геометрические размеры которые влияют на конструкцию и компоновку.
В качестве материала выбираем проволоку стальную углеродистую пружинную для которой характерны 3 степени прочности: высокопрочные (В), нормальной прочности (Н), повышенной прочности (П).
Высокопрочная дкр=580 Н/мм2;
При расчетах необходимо знать модуль упругости (G)
G=80103 Н/мм2.
1.1. Определяем жесткость пружины (х), Н/мм
(1.1)
x =1Н/мм
1.2. Определяем диаметр провода (d) необходимой для изготовления пружины, мм. Определяется по формуле:
(1.2.)
где, с=D0/d=8..16 конструктивный показатель пружины
d=1,691 мм
по ГОСТ 9389-75 примем d=1,70±0,02 мм
1.3. Определяем средний диаметр витка пружины D0, мм
D0= сd (1.3.)
D0= 20,4 мм
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ЭТ22.11.03.01 |
Определяем число витков пружины
(1.4.)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ЭТ22.11.03.01 |
f3=54
W=9,83=10 витков
1.5. Шаг навивки пружины, мм
(1.5.)
t=7,1
1.6. Свободная длинна пружины l0, мм
l0=lоси=wt+1,5d (1.6.)
где, 1,5d необходима для поджатия двух крайних витков и их подшлифовки, т.о. чтобы плоскость витка и ось пружины образовали угол =900
l0=lоси=73,55 мм
Этим обеспечивается установка пружины в механизм перпендикулярно оси упора в фиксаторе.